Qu’est-ce qu’un moteur de broche ?
Un moteur de broche est un moteur dans lequel la partie moteur de la source d’énergie et la partie rotative sont intégrées.
Comme il n’y a qu’un seul arbre rotatif, la configuration de l’équipement est simplifiée. Une broche est l’arbre rotatif d’une machine tournante.
Également appelé unité de broche, ce terme est utilisé pour les machines-outils telles que les tours. Un moteur de broche désigne donc un moteur intégré à la broche.
Les dispositifs de contrôle de la rotation composés d’un moteur, d’engrenages et de courroies ont généralement tendance à être plus compliqués à contrôler en raison du nombre de composants. De plus, ils ont tendance à augmenter la taille de l’équipement, alors que les moteurs de broche permettent d’ajouter facilement plusieurs axes rotatifs en parallèle de manière peu encombrante.
Utilisations des moteurs de broche
Les moteurs à broche sont largement utilisés à l’intérieur des machines de transformation. Voici quelques exemples d’utilisations des moteurs de broches :
- Perceuses et fraises.
- Rotation des disques durs d’ordinateurs.
- Outils de coupe tels que les scies circulaires.
- Outils de perçage et de meulage.
- Bras pour robots coopératifs et articulés.
Il existe une large gamme de produits, allant des modèles à couple élevé à ceux capables de tourner à grande vitesse. Il est possible de sélectionner le produit optimal parmi une variété de moteurs-broches en fonction de l’utilisation.
Depuis quelques années, les moteurs-broches sont également utilisés dans les robots articulés, où l’axe de rotation du bras du robot est combiné avec l’axe du moteur-broche. Grâce à leur faible encombrement, ils peuvent également être utilisés pour entraîner la rotation des disques durs.
Principe des moteurs de broche
La construction des moteurs de broche est souvent très similaire à celle des servomoteurs largement utilisés. La broche est installée sur le même axe que l’axe de rotation. Les types de moteurs utilisés sont les moteurs synchrones et les moteurs à induction.
1. Moteurs synchrones
Les moteurs synchrones sont constitués d’un rotor composé d’aimants permanents fixé à un arbre en rotation et de plusieurs stators circulaires installés à sa périphérie. Le stator est constitué d’un fil électrique enroulé autour d’un noyau de fer. Il agit comme un électro-aimant et se maintient temporairement lorsqu’il est traversé par un courant alternatif.
Comme la phase du courant alternatif change d’un moment à l’autre, la polarité des électroaimants change également avec le temps. La polarité de l’aimant permanent du rotor est fixe, de sorte que le rotor peut tourner en alternant attraction et répulsion avec le stator.
2. Moteurs à induction
Les moteurs à induction utilisent un rotor conducteur au lieu du rotor à aimant permanent des moteurs synchrones. Le rotor conducteur est souvent constitué de pièces métalliques en forme de cage.
Le principe est que le champ magnétique rotatif généré par le stator produit un courant électrique dans le conducteur du rotor, provoquant une action d’induction électromagnétique qui fait tourner l’arbre. Contrairement aux moteurs synchrones, des erreurs appelées “glissement” se produisent dans la phase de rotation, ce qui les rend inadaptés à un positionnement fin. Cependant, ils comportent moins de pièces et sont moins chers, ce qui explique qu’ils soient largement utilisés dans les produits de grande puissance.
Autres informations sur les moteurs de broche
Différences entre les moteurs de broche et les servomoteurs
La broche désigne l’arbre rotatif des équipements rotatifs industriels utilisés pour la coupe et le meulage. L’objectif principal des moteurs de broche est donc la coupe et la rectification. Des moteurs à très haute vitesse de rotation et à couple élevé sont souvent utilisés.
En revanche, les servomoteurs sont largement utilisés dans les machines de précision où une grande exactitude de positionnement est requise. Les robots d’assemblage et les équipements d’emballage automatique en sont des exemples. Les moteurs utilisent des dispositifs d’entraînement tels que des encodeurs pour détecter la position et la vitesse de rotation du rotor.
Ces informations de détection sont communiquées à un automate ou à un pilote pour mettre en œuvre le contrôle par retour d’information. Cela permet de contrôler la rotation à grande vitesse avec une grande précision. Tous les types de moteurs, qu’il s’agisse de moteurs de broche ou de servomoteurs, sont utilisables.
Toutefois, les moteurs à induction sont souvent utilisés pour les moteurs de broche et les servomoteurs de grande capacité, tandis que les moteurs synchrones sont souvent utilisés pour les servomoteurs de petite capacité.